tillståndsmekanismer

Tillståndsmekanismer beskriver de processer som avgör vilket tillstånd ett system befinner sig i och hur det övergår mellan olika tillstånd. Begreppet används inom flera disciplinområden, bland annat fysik, kemi, biologi och informationsteknik. Ett tillstånd kännetecknas ofta av ett antal tillståndsparametrar som beskriver systemets makroskopiska egenskaper; övergångar uppstår när drivkrafter eller villkor förändras så att energilandskapet, regleringen eller interaktionerna ändras.

I fysik och kemi handlar tillståndsmekanismer om fas- och konformationsändringar. Energi, entropi och fria energi styr hur systemet väljer mellan olika lägen. Lokala energiminima och aktiveringsbarriärer avgör hur sannolikt det är att ett tillstånd byts ut. Vid fasövergångar uppträder förändringar i ordning och symmetri, ofta beskrivet med ordningsparametrar.

I biologi används tillståndsmekanismer för att beskriva hur biomolekyler uppträder i olika konformationer och hur övergångar regleras av ligander, spänningar eller allosteri. Exempel är proteiner som växlar mellan aktiva och inaktiva konformationer och jonkanaler som öppnas eller stängs som svar på stimuli.

Inom informationsteknik och teknik modelleras tillståndsmekanismer ofta med tillståndsmaskiner, automata och Markov-kedjor. Dessa beskriver hur ett system uppträder givet nuvarande tillstånd och inkommande händelser eller stimuli. På så sätt kan man designa styrenheter och beräkna övergångssannolikheter.

Användningsområdena spänner över materialvetenskap, katalys, neurovetenskap och datorsystem där förståelse av tillståndslandskap och övergångsmekanismer möjliggör förutsägelser och kontroll av beteende.